TEMA 5 Técnicas Físicoquímicas de Descontaminación de Suelos PDF

CrisRG www.wuolah.com/student/CrisRG 8126 TEMA 5 (hecho).pdf TDM (suelos) 4º Técnicas de Descontaminación del Medio Grado en Ciencias Ambientales Facultad de Ciencias UAM - Universidad Autónoma de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de es...

CrisRG www.wuolah.com/student/CrisRG 8126 TEMA 5 (hecho).pdf TDM (suelos) 4º Técnicas de Descontaminación del Medio Grado en Ciencias Ambientales Facultad de Ciencias UAM - Universidad Autónoma de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1589266 TEMA 5. TÉCNICAS FÍSICOQUÍMICAS DE DESCONTAMINACIÓN DE SUELOS Técnicas de contención. Aíslan el contaminante en el suelo sin actuar sobre él, es decir, actúan de barreras físicas. Técnicas de confinamiento. Reducen la movilidad de los contaminantes en el suelo actuando sobre las condiciones fisicoquímicas de los contaminantes. Técnicas de descontaminación. Disminuyen la concentración de los contaminantes en el suelo. Es decir, se retira la contaminación del suelo. Todas estas técnicas se pueden dividir en: Técnicas in situ. Actúan sobre los contaminantes en el lugar donde se localizan. Suelen ser técnicas algo más lentas y difíciles de llevar a la práctica, pero son menos agresivas para el suelo, lo que nos permitirá tener posteriormente usos medioambientalmente sostenibles. Técnicas ex situ. Requieren la excavación previa del suelo para su posterior tratamiento. Es decir, se excava el suelo hasta la profundidad en la que esté el contaminante. Estas técnicas son más costosas porque requieren excavar el suelo, pero, por otro lado, la descontaminación es más rápida y normalmente permiten una recuperación mayor del suelo. Estas técnicas se pueden clasificar en: 1. On-site. El tratamiento se lleva a cabo en el mismo lugar. 2. Off-site. El tratamiento se lleva a cabo en instalaciones externas, lo que requiere el transporte del suelo contaminando. TÉCNICAS FÍSICOQUÍMICAS DE DESCONTAMINACIÓN DEL SEULO Las preguntas claves que nos tenemos que plantear para saber qué técnica es la más adecuada a la hora de descontaminar un suelo son: Cuál es o son los contaminantes y la concentración en la que aparecen en el suelo. Tendremos que distinguir si son: 1. Metales y metaloides. Como Cd, Cu, Zn, Pb, Hg, As, etc. 2. Contaminantes orgánicos. Como hidrocarburos, plaguicidas, etc. 3. Mezcla de contaminantes orgánicos e inorgánicos. En qué forma se encuentra el contaminante. La naturaleza química de los contaminantes es importante para saber la reactividad que tendrá en el suelo. Podremos tener: 1. Cationes. 2. Aniones. 3. Estado metal. 4. Condiciones REDOX. 5. pH. 6. Volatilidad. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Las técnicas fisicoquímicas de descontaminación del suelo las podemos clasificar en: a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1589266 Tipo de suelo, características y uso. Serán más fácil de descontaminar los suelos arenosos, ya que los contaminantes están menos retenidos. También deberemos tener en cuenta las características del suelo, es decir: 1. pH. 2. Potencial REDOX. 3. Permeabilidad. 4. Humedad. 5. Contenido en materia orgánica. Por último, tendremos que tener en cuenta el tipo de suelo, es decir, si es industrial, urbano u otros usos. Tiempo y presupuesto. Determinará la elección de la técnica en función de las necesidades de inmediatez de resultados y del coste del proceso. TIPO DE SUELO, CARACTERÍSTICAS Y USO pH y potencial REDOX El pH y el potencial REDOX modifican la forma química de los compuestos y su movilidad. Esto quiere decir que los contaminantes se moverán en el suelo dependiendo de estas características: Condiciones ácidas. Si hay metales en un suelo ácido predominan las formas catiónicas (Cd2+, Cu2+, Pb2+, etc.). En este caso, el metal estará más móvil. Condiciones básicas. Los metales en suelos básicos se presentarán en forma de óxidos e hidróxidos metálicos. Condiciones oxidantes o reductoras. Si se modifican las condiciones REDOX se puede disminuir la movilidad de los contaminantes. Por ejemplo, el As(V) es menor móvil y tóxico que el As(III). Asimismo, el Cr(III) es menor móvil y tóxico que el Cr(IV). Los estados REDOX se representan mediante los diagramas de Pourbaix o Eh-pH: Si estamos en el cuadrado abajo a la izquierda tenemos condiciones reductoras y ácidas. La parte de arriba del diagrama son condiciones oxidantes, y abajo reductoras. Según nos movemos en el eje x, cuanto más a la derecha, el pH será más básico. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1589266 Ejemplo del aluminio: Si se sube el pH en exceso sería negativo, ya que al aumentar el pH por ejemplo a 9 se formaría aluminato, un anión, lo que provocaría que el aluminio volviese a ser móvil. Ejemplo del arsénico: El As(III) es más peligroso que el As(V). Una posibilidad para descontaminar el suelo, es decir, hacer inmóvil el contaminante, es aumentar el potencial oxidante del suelo para tenerlo como As(V). Para conseguir esto podemos inyectar oxígeno. En suelos encharcados lo normal es tener As(III). En este caso, se deberían hacer zanjas en el suelo para movilizar toda el agua e inyectar oxígeno. De esta forma, el arsénico que queda en el suelo poco a poco se irá convirtiendo en As(V). Respecto al pH, en condiciones ácidas vamos teniendo formas cada vez con menos carga y así serán más inmóviles. Cuanta menos carga, menos móvil. Textura del suelo (tamaño de partícula) En general, los materiales gruesos, como las arenas y gravas finas son más fáciles de tratar. El lavado del suelo no será eficaz cuando el suelo está compuesto de grandes porcentajes de limo y arcilla, debido a la dificultad de separar los contaminantes adsorbidos de partículas finas. Sin embargo, si lo que queremos es inmovilizar el contaminante, lo mejor serán texturas arcillosas. Además, las arcillas pueden provocar un mal funcionamiento de la tecnología de desorción térmica como consecuencia de la aglomeración. Asimismo, un alto contenido en limo y arcilla Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Nos tenemos que fijar en lo que está entre las líneas de puntos. Si queremos inmovilizar el aluminio, podemos echar cal o carbonato cálcico para aumentar el pH del suelo. El objetivo es aumentarlo hasta un pH de 7,5, ya que ahí predominan las formas de óxido de aluminio, que es un sólido y precipita. Si el aluminio precipita, ya no estaría móvil y se perdería su toxicidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1589266 pueden ser la causa de una baja permeabilidad durante la extracción de vapor, reduciendo así la eficiencia del proceso. Por otra parte, es importante la homogeneidad del suelo en las técnicas in situ. Permeabilidad Además, una baja permeabilidad también obstaculiza el movimiento del aire y de los vapores a través de la matriz del suelo, lo cual puede disminuir la volatilización de los compuestos orgánicos volátiles. Asimismo, también puede limitar la eficacia de la vitrificación in situ disminuyendo las emisiones de vapores. Finalmente, debemos tener en cuenta que a menor densidad aparente mayor volumen poroso y mayor transferencia de vapor. Humedad del suelo Un alto contenido en humedad en el suelo puede obstaculizar la circulación del aire a través del suelo en los sistemas de extracción de vacío y puede causar problemas de excavación y transporte de materiales. Además, una alta humedad del suelo afecta a la aplicación de la vitrificación y otros tratamientos térmicos, a que aumenta los requerimientos de energía y, por lo tanto, aumenta los costos. Es decir, cuanta más agua tenemos más calor tenemos que aplicar al suelo, por tanto, en estas técnicas nos interesa tener el suelo seco. Sin embargo, la humedad del suelo favorece el tratamiento biológico in situ y las reacciones químicas, ya que si queremos añadir una enmienda caliza nos interesa que el suelo tenga agua para que se favorezcan las reacciones químicas que tienen que tener lugar. Materia orgánica Un alto contenido en MO favorece la adsorción de compuestos orgánicos e inorgánicos y, por lo tanto, favorece la estabilización/inmovilización de los contaminantes. Por el contrario, inhibe la extracción de vapor del suelo y el lavado del suelo, como resultado de la fuerte absorción del contaminante por el material orgánico. Por otra parte, un alto contenido en MO ralentiza procesos tales como la deshalogenación química y aumenta el gasto de reactivos como H2O2 en el proceso de oxidación química. Es importante saber de qué está compuesto la MO para determinar el comportamiento de ésta: Ácidos fúlvicos. Aumentan la CIC y, por lo tanto, los procesos de adsorción. Además, producen una bajada del pH del suelo, favoreciendo la solubilidad de contaminantes orgánicos. Ácidos húmicos. Disminuyen la acidez del suelo, pero aumentan la adsorción de compuestos orgánicos. Uso del suelo Al final, será el uso del suelo el que nos dirá qué técnicas utilizar ya que la legislación exige diferentes niveles según su uso. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. La permeabilidad es muy importante en las técnicas in situ, ya que la capacidad de los líquidos de lavado del suelo (agua, disolventes, etc.) a contactar y eliminar los contaminantes puede ser reducida por una baja permeabilidad del suelo o por variaciones de la permeabilidad en las distintas capas del suelo.